Description

Les sursauts radio rapides (FRBs) sont de brillants flashs d'ondes radio de l'ordre de la milliseconde, provenant principalement de l'extérieur de notre galaxie. Ces signaux présentent une grande variété de propriétés inédites et leur interprétation est complexe. Bien que plusieurs origines distinctes soient envisageables, certains indices suggèrent qu'une partie de ces sursauts est associée à des magnétars.

Compte tenu de la diversité des sursauts observés, il est probable que le mécanisme d'émission sous-jacent ne soit pas unique. Néanmoins, des observations récentes appuient une origine magnétosphérique pour une partie d'entre eux. Parmi les preuves figurent des motifs de scintillation et des variations de l'angle de polarisation, qui indiquent tous deux une émission se produisant dans la région dipolaire de la magnétosphère d'un magnétar. Motivé par ces observations, l'objectif de ce projet est d'améliorer notre compréhension du processus physique dissipatif dominant à l'origine des FRB : les « ondes de choc relativistes magnétisées ».

Dans ces environnements extrêmes, où les champs magnétiques atteignent couramment 10^15 G au sein d'un plasma dilué d'électrons et de positrons, l'onde de choc est induite par des effets collectifs du plasma, tels que les solitons magnétosoniques rapides, susceptibles d'émettre dans la bande radio et d'être interprétés comme des sursauts radio rapides (FRB). À l'aide du code particulaire (PIC) open-source ENTITY, indépendant des coordonnées et fonctionnant sur CPU et GPU, cette thèse de doctorat vise à caractériser la dynamique de ces ondes de choc, leur évolution à long terme et leur signature observationnelle.

Cette thèse est financée par une bourse 'PSL Young Researcher Starting' et réalisée au sein de l'unité de recherche LUX de l'Observatoire de Paris.

Contact: arno.vanthieghem@obspm.fr

Compétences requises

Le projet requiert de solides compétences numériques (C++, HPC, CPU/GPU) pour l'utilisation et la contribution au développement du code open source Particle-In-Cell ENTITY. Les développements théoriques seront axés sur la physique des plasmas et de l'hydrodynamique relativiste en milieu extrême (magnétars).

Bibliographie

1. Vanthieghem, A. & Levinson, A., “Fast Radio Bursts as Precursor Radio Emission from Monster Shocks,” Phys. Rev. Lett. 134, 035201 (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.035201

2. Vanthieghem, A. & Levinson, A., “Relativistically magnetized collisionless shocks in pair plasma: Solitons, chaos, and thermalization,” Phys. Rev. E 111, 045209 (2025). DOI: 10.1103/PhysRevE.111.045209.

Mots clés

Astrophysique des hautes énergies, Étoiles à neutrons, Plasmas, Sursauts Radio Rapides, Simulations numériques, Théorie